Солнечный термический концентратор. Солнечная энергетика.

Другая энергетика интересует все большее количество величавых разумов. Я не исключение.

не безупречное время для опыта (утро)

Это отдало возможность спроецировать лучи на одну поверхность нагревателя и получать в фокусе огромную температуру. Парабола без усилий прожигает лист бумаги за несколько секунд. Опыт проводился около Семь часов утра сначала июня. По результатам опыта с этим же объемом воды и той же тарой получил мощность 28 Ватт. что соответствует приблизительно 102 Ватт/м.кв. Это меньше, чем в первом опыте. Это разъясняется тем, что солнечные лучи от параболы ложилось на круглую поверхность банки не всюду нормально. Часть лучей проходили мимо, часть падали по касательной. Банка охлаждалась свежайшим утренним ветерком с одной стороны, в то время как подогревалась с другой. В первом опыте за счет того, что фокус был снутри чаши, банка прогревалась со всех боков.

-Сделать ветрогенератор.

Ветряк для выработки электроэнергии не совершенно комфортное решение. Переменная сила ветра, зарядные устройства, батареи, инверторы, много не копеечного оборудования. В облегченной схеме ветряк на «отлично» совладевает с обогревом воды. Ибо нагрузка тен, а он полностью не требователен к характеристикам подаваемой на него электроэнергии. Можно избавиться от сложной дорогой электроники. Но расчеты проявили значимые издержки на конструкцию, чтоб раскрутить генератор 500 Ватт.

Мощность, которую несет внутри себя ветер, рассчитывается по формуле P=0,6*S*V 3. где:

не безупречные отражающие характеристики поверхностей концентраторов

S площадь, м 2

V скорость ветра, м/с

Ветер, дующий на Один м2 со скоростью Два м/с «несет» внутри себя энергию 4,8 Ватт. Если скорость ветра возрастет до 10 м/с, то мощность вырастет до 600 Ватт. У самых наилучших ветрогенераторов КПД 40-45%. С учетом этого для генератора мощностью 500 Ватт при ветре, скажем 5 м/с. Будет нужно площадь, ометаемая винтом ветрогенератора, около Двенадцать кв.м. Что соответствует винту поперечником практически Четыре метра! Много средств не достаточно толку. Добавить сюда необходимость получения разрешения (ограничение по шумности). Кстати, в неких странах установку ветряка необходимо согласовывать даже с орнитологами.

Но здесь я вспомнили о Солнышке! Оно нам дарует сильно много энергии. Об этом я в первый раз задумался после полета над замерзшим водохранилищем. Когда увидел массу льда шириной более метра и размерами Пятнадцать на 50 км, я помыслил: Это сколько льда! Сколько его нужно греть, чтоб расплавить!? И все это сделает Солнце за полтора 10-ка дней. В справочниках можно отыскать плотность энергии, которая добивается поверхности земли. Цифра около Один кв на метр квадратный звучит интригующе. Но это на экваторе в ясный денек. Как реально утилизировать солнечную энергию для хозяйственных нужд в наших широтах (центральная часть Украины), используя доступные материалы?

Какую реальную мощность, с учетом всех утрат, можно получить с оного квадратного метра?

Для выяснения этого вопроса я сделал 1-ый параболический термический концентратор из картона (фокус в чаше параболы). Выкройку из секторов оклеил обыкновенной пищевой фольгой. Понятно, что качество поверхности, ну и отражающие возможности фольги, очень далеки от эталона.

Но задачка стояла конкретно колхозными способами подогреть определенный объем воды, чтоб узнать какую мощность можно получить с учетом всех утрат. Выкройку можно высчитать при помощи файла Exel ParabAnt-v2.rar который я отыскал на просторах веба у любителей без помощи других строить параболические антенны.

Зная объем воды, её теплоемкость, исходную и конечную температуру можно высчитать количество тепла, затраченного на ее нагрев. А, зная время нагрева, можно вычислить мощность. Зная габариты концентратора, можно найти какую практическую мощность можно получить с 1-го квадратного метра поверхности, на которую падает солнечный свет.

В качестве объема для воды была взята половинка дюралевой банки, выкрашенная снаружи в темный цвет.

Опыт №4

Опыт №1

проводился около Семь часов утра в конце мая. Утро далековато не безупречное время, но как раз с утра в окно моей лаборатории светит Солнце.

При поперечнике параболы 0.31 м расчеты проявили, что была получена мощность порядка 13,3 Ватт. Т.е. как минимум 177 Ватт/м.кв. Здесь необходимо подчеркнуть, что круглая открытая банка далековато не самый идеальный вариант для получения положительного результата. Часть энергии уходит на нагрев самой банки, часть излучается в окружающую среду, в том числе уносится потоками воздуха. В общем, даже в таких дальних от эталона критериях можно хоть что-то получить.

Опыт №2

Для второго опыта была изготовлена парабола поперечником 0.6 м. В качестве ее зеркала употреблялся металлизированный скотч, приобретенный в строительном магазине. Его отражающие свойства некординально лучше дюралевой пищевой фольги.

Парабола имела большее фокусное расстояние (фокус за пределами чаши параболы).

-Можно. А для чего?

Опыт №3

Осознав, что достойный итог можно получить, сделав верный теплоприемник, была сделана последующая конструкция: банка из жести снутри выкрашена в темный цвет имеет патрубки для подвода и отвода воды. Герметично закрыта прозрачным двойным стеклом. Термоизолирована.

Общая схема такая:

Нагрев происходит последующим образом: лучи от солнечного концентратора (1 ) через стекло попадают вовнутрь банки теплоприемника (2 ), где, попадая на черную поверхность, нагревают ее. Вода, соприкасаясь с поверхностью банки, поглощает тепло. Стекло плохо пропускает инфракрасное (термическое) излучение, потому утраты на излучение тепла минимизированы. Так как с течением времени стекло прогревается теплой водой, и начинает источать тепло, было использовано двойное остекление. Лучший вариант, если меж стеклами будет вакуум, но это труднодостижимая задачка в домашних критериях. С оборотной стороны банка теплоизолирована пенопластом, что также ограничивает излучение термический энергии в окружающую среду.

Солнечный термический концентратор. Солнечная энергетика.

Дальше нагревательный элемент был закреплен бездвижно относительно солнечного концентратора. Это позволило поднять мощность до 118 Ватт. что соответствует приблизительно 419 Ватт/м.кв. И это в утренние часы! С Семь до Восемь утра!

В эталоне расширительный бак и трубки должны быть тоже термоизолированы. Опыт проводился около Семь часов утра посреди июня. Результаты опыта таковы: Мощность 96.8 Ватт. что соответствует приблизительно342 Ватт/м.кв.

Солнечный термический концентратор. Солнечная энергетика.

Т.е. эффективность системы стала лучше более, чем втрое только за счет оптимизации конструкции теплоприемника!

При проведении тестов 1,2,3 нацеливание параболы на солнце делалось вручную, «наглазок». Парабола и нагревательные элементы удерживались руками. Т.е. нагреватель не всегда был в фокусе параболы, так как руки человека устают и начинают находить более комфортное положение, которое не всегда правильное в техническом плане.

Как вы могли увидеть, с моей стороны были приложены усилия для обеспечения мерзких критерий для проведения опыта. Далековато не безупречные условия, а конкретно:

не безупречная поверхность концентраторов

P мощность, Ватт

не безупречное ориентирование на солнце

не безупречное положение нагревателя

Все началось с обычного вопроса: А можно ли бесколлекторный движок перевоплотить в генератор?

не смогли помешать получить полностью приемлемый итог для установки из подручных материалов.

Емкость с водой помещается в фокус параболического солнечного концентратора. Солнечный концентратор ориентируется на Солнце.

Теплоприемник (2 ) при помощи трубок (4,5 ) подключается к бачку (3 ) (в моем случае пластмассовая бутылка). Дно бачка находится на 0.3м выше нагревателя. Такая  конструкция обеспечивает конвекцию (самоциркуляцию) воды в системе.

Один из вопросов, который необходимо решить на пути практического внедрения солнечных концентраторов это  понижение его парусности. Т.е. концентратор должен противостоять ветровым нагрузкам. Для понижения парусности можно использовать концентраторы, собранные из отдельных частей. Такие зеркальные концентраторы могут быть достаточно плоскими, по сопоставлению с чашей параболы, а дырчатая структура понижает их парусность.

Теги: